Cuestiones relativas a máquinas, motores, piezas, componentes, tecnologías de fabricación, etc.
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#298687
Hola a todos,

Estoy diseñando unos tacos para aguantar cierto peso y tengo una duda existencial sobre cual ha de ser el espesor mínimo para que un no falle bajo una tensión específica.

Ejemplo:

Módulo elasticidad: 3500 MPa (plástico, poliamida)
Coef. poisson: 0,34
Límite elástico: 83MPa
Carga estática normal: 10000N (1000Kg)
Dimensiones: espesor = x, ancho=150mm y largo=150mm

Agradecería a quien me pueda ayudar que me deje también la fórmula/s a utilizar.

Muchas gracias de antemano.
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#298691
Preséntate como es debido, que es gratis (y obligatorio). Léete las instrucciones del foro también, por favor.

Respecto a tu duda... Repasa las bases de resistencia de materiales. Si no he entendido mal la duda, ya tienes fijada la superficie del taco que te determina su resistencia.
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#298696
No estoy buscando la clásica fórmula tensión= carga/superficie.

No se si es que estoy cometiendo un error de bulto pero según entiendo yo, no es lo mismo una carga sobre 10mm de placa que sobre 20mm. Lo que quiero saber es conocer cómo calcular este mínimo espesor.

He dado mil vueltas a libros pero no encuentro la solución, quizás no sea tan complicado como crea.

saludos,
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#298734
lobosta escribió:No estoy buscando la clásica fórmula tensión= carga/superficie.

No se si es que estoy cometiendo un error de bulto pero según entiendo yo, no es lo mismo una carga sobre 10mm de placa que sobre 20mm. Lo que quiero saber es conocer cómo calcular este mínimo espesor.

He dado mil vueltas a libros pero no encuentro la solución, quizás no sea tan complicado como crea.

saludos,

Veamos, la presión por unidad de superficie es la misma. Tendrás un valor máximo en altura que será el debido al pandeo. Para el valor mínimo, las cosas son más complicadas, pues dependen más de la fabricación de la goma que de otra cosa. Teóricamente, como hablamos de presión, lo que te pasará es que cuando superes el límite elástico, la goma perderá sus propiedades. Te da igual que sea de 200 mm de espesor que de 5 mm de espesor, pues la presión es lo que te importa. Ahora, si es demasiado fina, es posible que te encuentres con pequeñas fisuras durante la fabricación que atravesarán completamente la lámina de goma, y eso disminuirá su resistencia. Desde luego, hablamos de valores muy por debajo de lo que estás diciendo.

Otro tema es la elongación de la goma. Si estás poniendo una goma, es probable que sea porque quieres amortiguar algo. Piensa que el recorrido que tendrá la goma será proporcional a su longitud. Si pones una goma demasiado fina, no amortiguarás prácticamente los movimientos verticales. Ojo, porque si tienes vibraciones paralelas al plano de apoyo entonces sí que te influye la longitud de la goma. Para soportar un peso no.

Por otro lado, como supongo que no tendrás un sólo apoyo, has de pensar también en el reparto de cargas si quieres afinar mucho, como parece que es el caso. Si quiero repartir el peso de una estructura muy rígida entre, por ejemplo, seis patas, pequeñas variaciones de longitud de las mismas o falta de planitud en el apoyo puede provocar que alguna de las patas no apoye, siendo otra goma la que resista el peso. Si tienes un espesor más o menos grande, este problema se minimiza, pues a mitad de elongación de una de ellas la otra empieza a soportar peso. Sin embargo, con espesores muy pequeños, la sobrecarga en la que primero apoya es mucho mayor, pues para una misma elongación, necesitarás una elongación mayor. De todas formas, nada que no se solucione poniendo patas regulables en altura.

Ojo con la proporcionalidad entre elongación y esfuerzo en gomas. En un muelle está muy claro eso de F= k x X. En una goma no está tan clara dicha proporción en la realidad (diga lo que diga la teoría), y menos cuando te acercas al límite de elongación.
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#298769
Al igual que J cass pienso que el espesor mínimo que de la resistencia a compresión o de tensión de cualquier material es el mínimo que posibilite su fabricación compacta.
Otra cosa es que al comprimir una goma "gruesa" se expanda y adquiera más superficie en la que repartir la fuerza de compresión.
Por otro lado veo que te refieres a plásticos, y supongo que tu duda viene porque no sabies si tienen más tendencia a agrietarse bajo compresión en espesores finos (yo tampoco), el que lo sepa que lo diga :wink
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#298780
Primero de todo, muchas gracias por vuestras respuestas.

Como me temía, no parece existir una 'ley' que diga cual ha de ser el mínimo espesor (espero equivocarme). Quería saber este espesor mínimo para reducir coste de material.

El material en cuestión es un termoplástico. Lo que me preocupa más es el fallo por Creep que por simple agrietamiento. Quizás me tendré que meterme en el mundo "pantanoso" de viscoelasticidad pero creo que no hace falta ir más allá.

A ver si alguien puede aportar alguna idea más,
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#298804
Al hilo del tema creo que el problema que comentas lo tendrías en un material tipo elastómero grueso sometido a una gran compresión, la compresión axial genera tensiones muy fuertes por expansión de la goma en la periferia y se llega a abrir esta por tensión.
Alguien sabe como se calcula esto y que materiales son susceptibles de provocar esto?
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#298805
lobosta escribió:Primero de todo, muchas gracias por vuestras respuestas.

Como me temía, no parece existir una 'ley' que diga cual ha de ser el mínimo espesor (espero equivocarme). Quería saber este espesor mínimo para reducir coste de material.

El material en cuestión es un termoplástico. Lo que me preocupa más es el fallo por Creep que por simple agrietamiento. Quizás me tendré que meterme en el mundo "pantanoso" de viscoelasticidad pero creo que no hace falta ir más allá.

A ver si alguien puede aportar alguna idea más,


Hola, hola, lobosta,

Más o menos estás orientado con eso de la viscoelasticidad. Compleméntalo con el comportamiento vítreo (de la Tg). Tu material sólo se agrieta cuando se fragiliza, bien por rapidez / magnitud del esfuerzo o bien por temperatura, y ya está.

Por cierto, que el agrietamiento de un material no tiene porqué llevar al fallo. A veces supone un alivio de esfuerzos. A veces debe postularse para demostrar su resistencia al esfuerzo y por ende su aptitud para la aplicación.

Contenido
J, parece mentira la cantidad de cacharros que nos hemos trasegado y que sólo aprendes lo malo. Que para ésto de lo que se pregunta hay teoría y ecuaciones, ¡puñetas!


Salud colegas
PD: Mensaje para Antonio Alé. Tengo un punto por aportaciones y no lo soporto. Por favor, sírvete de quitarlo fuera.
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#298935
lobosta escribió:Primero de todo, muchas gracias por vuestras respuestas.

Como me temía, no parece existir una 'ley' que diga cual ha de ser el mínimo espesor (espero equivocarme). Quería saber este espesor mínimo para reducir coste de material.

El material en cuestión es un termoplástico. Lo que me preocupa más es el fallo por Creep que por simple agrietamiento. Quizás me tendré que meterme en el mundo "pantanoso" de viscoelasticidad pero creo que no hace falta ir más allá.

A ver si alguien puede aportar alguna idea más,

A veces, disminuir el coste de material no tiene mucho sentido. Disminuir el espesor apenas tendrá repercusión en el precio final, sobretodo si ello implica acercarse a un valor crítico que te suponga un aumento de los costes de inspección. Es error demasiado común acercarse mucho a mínimos en material que luego suponen un sobrecoste mucho mayor en inspección, en fabricación o en montaje o incluso en tiempo de I+D buscando dicho mínimo.

Contenido
Sr. Reivindicador, las mejores ecuaciones suelen ser las del sentido común. Perder demasiado tiempo en cálculos innecesarios suele implicar un sobrecoste de diseño difícil de asumir después en fabricación. Si no tiene claro ese concepto, debería repasar sus apuntes prestando especial atención a las fórmulas de los capítulos que hablan de cálculo de costes, si es que los ha estudiado alguna vez.
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